Applicazioni di foglio di rame nella confezione di chip

Lamina di ramesta diventando sempre più importante nell'imballaggio di chip a causa della sua conducibilità elettrica, conducibilità termica, trasformabilità e efficacia in termini di costi. Ecco un'analisi dettagliata delle sue applicazioni specifiche nell'imballaggio CHIP:

1. Legame filo di rame

• Sostituzione per filo d'oro o in alluminio: Tradizionalmente, i fili d'oro o in alluminio sono stati utilizzati nell'imballaggio chip per collegare elettricamente i circuiti interni del chip a cavi esterni. Tuttavia, con i progressi della tecnologia di elaborazione del rame e le considerazioni sui costi, il foglio di rame e il filo di rame stanno gradualmente diventando scelte tradizionali. La conduttività elettrica di Copper è di circa l'85-95% di quello dell'oro, ma il suo costo è di circa un decimo, rendendolo una scelta ideale per le alte prestazioni ed efficienza economica.
• Prestazioni elettriche migliorate: Il legame del filo di rame offre una resistenza inferiore e una migliore conduttività termica nelle applicazioni ad alta frequenza e ad alta corrente, riducendo efficacemente la perdita di potenza nelle interconnessioni di CHIP e migliorando le prestazioni elettriche complessive. Pertanto, l'uso di un foglio di rame come materiale conduttivo nei processi di legame può migliorare l'efficienza e l'affidabilità dell'imballaggio senza aumentare i costi.
• Utilizzato in elettrodi e micro-bumps: Nell'imballaggio di Flip-Chip, il chip viene lanciato in modo che i cuscinetti di ingresso/output (I/O) sulla sua superficie siano direttamente collegati al circuito sul substrato del pacchetto. Il foglio di rame viene utilizzato per produrre elettrodi e micro-bump, che sono direttamente saldati al substrato. La bassa resistenza termica e l'alta conduttività del rame garantiscono una trasmissione efficiente di segnali e potenza.
• Affidabilità e gestione termica: A causa della sua buona resistenza all'elettromigrazione e alla resistenza meccanica, il rame offre una migliore affidabilità a lungo termine in base a cicli termici variabili e densità di corrente. Inoltre, l'elevata conduttività termica di Copper aiuta a dissipare rapidamente il calore generato durante il funzionamento del chip al substrato o al dissipatore di calore, migliorando le capacità di gestione termica del pacchetto.
• Materiale del telaio di piombo: Lamina di rameè ampiamente utilizzato nella confezione del telaio di piombo, in particolare per l'imballaggio del dispositivo di alimentazione. Il telaio di piombo fornisce supporto strutturale e collegamento elettrico per il chip, che richiede materiali con alta conducibilità e buona conducibilità termica. Il foglio di rame soddisfa questi requisiti, riducendo efficacemente i costi di imballaggio migliorando al contempo la dissipazione termica e le prestazioni elettriche.
• Tecniche di trattamento superficiale: Nelle applicazioni pratiche, il foglio di rame subisce spesso trattamenti superficiali come nichel, stagno o placcatura d'argento per prevenire l'ossidazione e migliorare la saldabilità. Questi trattamenti migliorano ulteriormente la durata e l'affidabilità del foglio di rame nell'imballaggio del telaio di piombo.
• Materiale conduttivo nei moduli multi-chip: La tecnologia System-in Package integra più chip e componenti passivi in ​​un singolo pacchetto per ottenere una maggiore integrazione e densità funzionale. Il foglio di rame viene utilizzato per produrre circuiti di interconnessione interna e fungere da percorso di conduzione corrente. Questa applicazione richiede che il foglio di rame abbia un'elevata conducibilità e caratteristiche ultrasottili per ottenere prestazioni più elevate nello spazio di imballaggio limitato.
• Applicazioni RF e onde millimetriche: Il foglio di rame svolge anche un ruolo cruciale nei circuiti di trasmissione del segnale ad alta frequenza in SIP, in particolare nelle applicazioni a radiofrequenza (RF) e a onde millimetriche. Le sue caratteristiche a bassa perdita e l'eccellente conducibilità gli consentono di ridurre efficacemente l'attenuazione del segnale e migliorare l'efficienza di trasmissione in queste applicazioni ad alta frequenza.
• Utilizzato negli strati di ridistribuzione (RDL): Nell'imballaggio Fan-Out, il foglio di rame viene utilizzato per costruire il livello di ridistribuzione, una tecnologia che ridistribuisce I/O chip in un'area più ampia. L'elevata conduttività e la buona adesione del foglio di rame lo rendono un materiale ideale per la costruzione di strati di ridistribuzione, aumentando la densità di I/O e supportando l'integrazione multi-chip.
• Riduzione delle dimensioni e integrità del segnale: L'applicazione del foglio di rame negli strati di ridistribuzione aiuta a ridurre le dimensioni del pacchetto, migliorando al contempo l'integrità e la velocità della trasmissione del segnale, che è particolarmente importante nei dispositivi mobili e nelle applicazioni di calcolo ad alte prestazioni che richiedono dimensioni di imballaggi più piccoli e prestazioni più elevate.
• Dismiti di calore in lamina di rame e canali termici: A causa della sua eccellente conduttività termica, il foglio di rame viene spesso utilizzato nei dissipatori di calore, nei canali termici e nei materiali di interfaccia termica all'interno del packaging del chip per aiutare a trasferire rapidamente il calore generato dal chip a strutture di raffreddamento esterne. Questa applicazione è particolarmente importante nei chip e nei pacchetti ad alta potenza che richiedono un controllo preciso della temperatura, come CPU, GPU e chip di gestione dell'alimentazione.
• Utilizzato nella tecnologia (TSV) di Through-Silicon: Nelle tecnologie di imballaggio CHIP 2,5D e 3D, il foglio di rame viene utilizzato per creare materiale di riempimento conduttivo per VIA di attraverso silicio, fornendo interconnessione verticale tra chip. L'elevata conducibilità e la procedura di foglio di rame lo rendono un materiale preferito in queste tecnologie di imballaggio avanzate, supportando l'integrazione con densità più elevata e percorsi di segnale più brevi, migliorando così le prestazioni complessive del sistema.

2. Imballaggio a flip-chip

3. Packaging del telaio di piombo

4. System-in-Package (SIP)

5. Confezione da fan-out

6. Gestione termica e applicazioni di dissipazione del calore

7. Tecnologie di imballaggio avanzate (come confezionamento 2.5D e 3D)

Nel complesso, l'applicazione di un foglio di rame nella confezione di chip non si limita alle tradizionali connessioni conduttive e alla gestione termica, ma si estende a tecnologie di imballaggio emergenti come FLIP-CHIP, System-In-Package, Packaging fan-Out e Packaging 3D. Le proprietà multifunzionali e le eccellenti prestazioni del foglio di rame svolgono un ruolo chiave nel migliorare l'affidabilità, le prestazioni e l'efficacia in termini di costi degli imballaggi CHIP.